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氢化铝

氢化铝(AlH3),又名铝,是一种无机化合物,是铝的氢化物,无色固体,熔点110℃,溶于四氢呋喃乙醚溶剂氢化铝主要用作还原剂,如炔烃的铝氢化反应、烯丙重排反应以及氢燃料汽车中氢气的储存。

氢化铝是一种对多种官能团有效的还原试剂,能将醛、、、酸酐酰氯和等还原为相应的醇,将酰胺、、等还原为相应的胺。氢化铝对硝基化合物硫化物、以及甲基苯磺酸盐无还原活性,但是对二硫化物亚砜有效。氢化铝暴露在空气中能自燃,遇水或者酸反应生成氢气并放热引起燃烧,与氧化剂强烈反应。氢化铝溶液必须原位制备使用,大约3天后就会降解,因此不可能长时间保存。使用时必须小心谨慎。

物性数据

性状:无色或者灰色粉末或固体

计算化学数据

1.疏水参数计算参考值(XlogP):无

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:0

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积:0

7.重原子数量:1

8.表面电荷:0

9.复杂度:0

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1

性质与稳定性

1.氢化铝为无色的固体。对热不稳定,加热到150~200℃时即分解。准确地分解温度因AlH3的生成条件而异。氢化铝为强还原剂。遇水或湿气会发生爆炸反应而生成氢气。光照后即分解。在-10℃的封闭管中能够保存一年。极易溶于四氢呋喃中。在乙醚中的溶解度为0.2mol/L。在乙醚中合成的产物是由AlH3和乙醚按摩尔比0.29~0.33构成的加成物。不含乙醚的产物是把AlH3的乙醚溶液加入到特别过量的正戊烷己烷中所得到的白色沉淀。一旦从乙醚中沉淀出来就不会再溶于乙醚中。如果有强的路易斯碱L存在,则生成LAlH3或者L2AlH3而溶解。

2.氢化铝溶液不会自燃,但与水、酸类、潮湿空气接触有引起燃烧危险,遇氧化剂反应剧烈。氢化铝溶液必须原位制备使用,大约3天后就会降解,因此不可能长时间保存。使用是必须小心谨慎。

合成方法

1、原料的提纯:以下的所有操作必须在充满氮气或气的干燥箱中进行。不得含有水蒸气,含氧量不超过3~4mL/m。而且,必须在系统中除去能与反应物和生成物进行反应的物质。当存在少量杂质时就可能把生成的氢化铝分解掉。所有的试剂必须全用无水的。市售的乙醚氢化铝锂氯化铝等都必须进一步提纯。使用的玻璃器具要用硝酸王水或者重铬酸盐洗过之后,再用蒸馏水冲洗几次,在110~120℃下进行干燥。将氢化铝锂加到乙醚内,在氮气中或真空中蒸馏,并通过装有分子筛的柱(40cm)进行干燥、提纯。因为乙醚非常容易挥发,这些操作应在通风橱内进行。将氢化铝锂溶于乙醚,过滤后经减压病蒸馏蒸出溶剂浓缩,进行重结晶。三氯化铝可在高真空下使其升华(110~120℃)得以提纯,在此温度下要使50g三氯化铝升华需要24h,其蒸气再通过1~2cm长的装有活性炭(50~200目)吸附柱处理,可更加纯净。

2、合成:主反应3LiAlH4+氯化铝→4AlH3+3LiCl

在干燥箱中,把32.3g三氯化铝(0.242摩尔)和电磁搅拌棒装入500mL圆底烧瓶中,加塞后将烧瓶从干燥箱中取出,在低氮气压下(25~50mmHg,1mmHg=133.322Pa)迅速安装盛有乙醚的滴液漏斗,将上述500mL烧瓶放在干冰二氯甲烷浴中一边搅拌物料一边进行冷却,从滴液漏斗把经过蒸馏提纯的300mL乙醚慢慢地加入烧瓶中。乙醚冷却后从干冰浴中取出烧瓶。如果氯化铝发生放热的溶剂化反应而使乙醚沸腾时,应把烧瓶再次冷却。三氯化铝溶解后,将溶液加热到室温,严密加塞放入干燥箱。另取28.2g纯氢化铝锂(0.743摩尔)装入容积为1.5L的烧瓶中,并用750mL蒸馏过的乙醚加以溶解。然后往LiAlH4和AlCl3的乙醚溶液表面分别吹入干燥氮气,使其冷却到-5℃。为了保持一定的溶剂体积必须经常加入乙醚。将AlCl3溶液在搅拌下加到冷的LiAlH4溶液中。加完后,对反应混合液施以19.7~34.2kPa压力的氮气,经玻璃过滤器,滤到1.5L烧瓶中。该烧瓶预先装入10g NaBH4(该NaBH4应在真空中于60℃干燥8h,并粉碎至1μm以下,可得最好的结果)和电磁搅拌棒。搅拌滤液,利用NaBH4将未反应的氯化铝从AlH3的乙醚溶液中除去。LiBlH4留在溶液中,氯化钠则沉淀出来。边往滤液中吹入干燥氮气边搅拌3~4min之后,再往另一个1.5L烧瓶中过滤。这样就可把过剩的NaBH4和已沉淀的氯化钠除去。往滤液中边吹入干燥氮气,边浓缩至600mL之后,加热到室温。经6~8h后,氢化铝的乙醚加成物就沉淀出来。将生成物过滤后,用100mL无水乙醚洗涤两次,在高真空下干燥10~12h;产量约30g(58%)。

贮存方法

在氮气中贮存。

用途

上法制得得氢化铝不经分离可用于选择性还原反应:1.将二芳基酮或芳烷基酮还原成烃;2.将α,β-不饱和酯还原为α,β-不饱和醇。

参考资料

氢化铝.查字典.2024-03-23

氢化铝.专业的化学化工医药产业资源供需及整合平台.2024-03-23

正在安全检测.盖德化工网.2024-03-23

氢化铝参数,分子结构式,图谱信息.物竞数据库.2017-10-24

氢化铝.布克.2017-10-24